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XX學(xué)院
課程設(shè)計(jì)
題目 XX沖壓模具設(shè)計(jì)
系 別
年級(jí)專(zhuān)業(yè)
學(xué)生姓名 xxx
指導(dǎo)教師 xxx
專(zhuān)業(yè)負(fù)責(zé)人
答辯日期
目錄
一、設(shè)計(jì)任務(wù)…………………………………………………………………………………1
二、沖壓工藝分析……………………………………………………………………………2
三、沖壓件工藝方案的確定…………………………………………………………………3
四、模具結(jié)構(gòu)形式的確定……………………………………………………………………4
五、工藝尺寸的計(jì)算…………………………………………………………………………5
1、排樣方法的確定………………………………………………………………………6
2、排樣的相關(guān)計(jì)算………………………………………………………………………6
3、刃口尺寸的計(jì)算………………………………………………………………………6
4、沖、推、卸料力的計(jì)算………………………………………………………………7
5、壓力機(jī)公稱(chēng)壓力的計(jì)算………………………………………………………………8
6、沖裁壓力中心的確定…………………………………………………………………8
六、主要零部件的設(shè)計(jì)………………………………………………………………………9
七、模具工程圖………………………………………………………………………………13
八、沖壓設(shè)備的選取…………………………………………………………………………14
九、心得體會(huì)…………………………………………………………………………………16
十、致謝………………………………………………………………………………………17
十一、參考文獻(xiàn)………………………………………………………………………………18
設(shè)計(jì)任務(wù)
對(duì)下面零件進(jìn)行沖壓模設(shè)計(jì)
二.沖壓件工藝分析
①材料：該沖裁件的材料Q235鋼，具有較好的可沖壓性能。
②零件結(jié)構(gòu)：該沖裁件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，形狀簡(jiǎn)單，比較適合沖裁。
③尺寸精度：該落料件的外形尺寸
落料件外形：根據(jù)以上分析：該零件沖裁工藝性較好，適宜沖裁加工。查公差表得各尺寸公差：
零件外形：128mm、64mm、35mm
表1.1黑色金屬的力學(xué)性能
材料名稱(chēng)
材料牌號(hào)
材料狀態(tài)
極限強(qiáng)度
伸長(zhǎng)率
屈服強(qiáng)度
彈性模量E/MPa
抗剪
抗拉
合金鋼
Q235
已退火的
216-304
275-383
32
177
08
255-353
324-441
32
196
186000
10F
216-333
275-412
30
186
10
255-333
294-432
29
206
194000
15F
245-363
314-451
28
15
265-373
333-471
26
225
198000
20F
275-383
333-471
26
225
196000
2O
275-392
353-500
25
245
206000
25
314-432
329-539
24
275
198000
30
353-471
441-588
22
294
197000
35
392-511
490-637
20
314
197000
40
412-530
511-657
18
333
209000
45
432-549
539-686
16
353
200000
50
432-569
539-716
14
373
216000
表1.2部分標(biāo)準(zhǔn)公差值（GB/T1800.3—1998）
公差等級(jí)
IT6
IT7
IT8
IT9
IT10
IT11
IT12
IT13
IT14
IT15
基本尺寸
/μm /mm
＞3～6
8
12
18
30
48
75
0.12
0.18
0.30
0.48
＞6～10
9
15
22
36
58
90
0.15
0.22
0.36
0.58
＞10～18
11
18
27
43
70
110
0.18
0.27
0.43
0.70
＞18～30
13
21
33
52
84
130
0.21
0.33
0.52
0.84
＞30～50
16
25
39
62
100
160
0.25
0.39
0.62
1.00
＞50～80
19
30
46
74
120
190
0.30
0.46
0.74
1.20
＞80～120
22
35
54
87
140
220
0.35
0.54
0.87
1.40
從表1.1中查出Q235
抗拉強(qiáng)度：σ=275～383Mpa
抗剪強(qiáng)度：τ=216～304Mpa
伸長(zhǎng)率： δ=32%
分析其力學(xué)性能較好，故選擇Q235材料。
三、沖壓件的工藝方案確定
通過(guò)以上對(duì)該零件的結(jié)構(gòu)、形狀及精度的分析，并結(jié)合零件的生產(chǎn)批量。該零件采用落料單工序就可完成沖壓加工。
四、確定模具總體結(jié)構(gòu)
1、模具類(lèi)型的選擇
由沖壓工藝分析可知，采用單工序模沖壓，所以本套模具類(lèi)型為單工序落料模。
2、定位方式的選擇
因?yàn)樵撃＞卟捎玫脳l料，控制條料得送進(jìn)方向采用導(dǎo)料銷(xiāo)；控制條料的送進(jìn)步距采用擋料銷(xiāo)。
3、導(dǎo)柱、導(dǎo)套位置的選擇
由于落料件的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，大批量生產(chǎn)都使用導(dǎo)向裝置。導(dǎo)向方式主要有滑動(dòng)式和滾動(dòng)式導(dǎo)柱導(dǎo)套結(jié)構(gòu)。該零件承受側(cè)壓力不大，為了加工裝配方便，易于標(biāo)準(zhǔn)化，決定使用滑動(dòng)式導(dǎo)柱導(dǎo)套結(jié)構(gòu)。
4、滑動(dòng)式模架選擇
由于受力不大，精度要求也不高，同時(shí)為了節(jié)約生產(chǎn)成本，簡(jiǎn)化模具結(jié)構(gòu)，降低模具制造難度，方便安裝調(diào)整，故采用后側(cè)導(dǎo)柱導(dǎo)套式模架。該模架可以三方面送料，操作特別方便。
5、卸料、出件方式的選擇
在選用卸料裝置的形式時(shí)，需考慮出料方式是上出料，還是下出料。卸料裝置根據(jù)沖件平整度要求或料的厚薄來(lái)確定，對(duì)于沖件平整度要求高，且料薄的宜用彈壓卸料板。這樣既可壓料又可卸料，且卸料板隨上模上下運(yùn)動(dòng)，直觀性強(qiáng)，操作方便，是生產(chǎn)中常用的一種卸料方式。
當(dāng)板料較厚時(shí)，用彈壓卸料板難以卸料時(shí)，選用固定卸料裝置卸料，一般在零件形狀簡(jiǎn)單、要求不高時(shí)，采用固定卸料方式，它可簡(jiǎn)化模具結(jié)構(gòu)，但是因?yàn)楣ぷ鞑课环忾]，送料只能靠手感，操作不便，安全性差。
由于零件厚度只有1mm，屬于薄料，一般采用彈性卸料方式順便壓料，以簡(jiǎn)化模具結(jié)構(gòu)，降低成本。
五、工藝尺寸計(jì)算
1、排樣方法的確定
排樣方法的確定 排樣方案對(duì)零件質(zhì)量、生產(chǎn)率與成本，也會(huì)直接影響到材料的利用率以及模具結(jié)構(gòu)和壽命等。材料利用率是衡量排樣經(jīng)濟(jì)性的一項(xiàng)重要指標(biāo)。在不影響零件性能的前提下，應(yīng)合理設(shè)計(jì)零件排樣，提高材料利用率。通過(guò)對(duì)比觀察分析，結(jié)合大批量生產(chǎn)的特點(diǎn)，適宜采用對(duì)頭直排的方式，粗畫(huà)排樣如圖1-1
圖1-1 粗畫(huà)的排樣圖
2．排樣的相關(guān)計(jì)算
查表2-16，取最小搭邊值：工件間。=2mm，側(cè)面=2mm。
考慮到工件的尺寸比較大，在沖壓過(guò)程中須在兩邊設(shè)置壓邊值，則為了方便計(jì)算取=2.；
確定條料步距 步距：S=960+2=162mm，寬度：B=128+2×2=132mm。
條料的利用率 (工件周長(zhǎng)和面積通過(guò)三維軟件測(cè)得)
η=(nF/AB)×100%
=(2×5049.20/162×132)×100%
≈74.67%
2、凸、凹模刃口尺寸的計(jì)算定
凸、凹模采用分別加工法：
查<<沖壓工藝及沖模設(shè)計(jì)>>表3-4、3-5，，，x=0.5
式中、——最大、小初始雙面間隙
、——凸、凹的制造公差
、 ——落料凹、凸模尺寸
——落料件的最大極限尺寸
——沖裁件制造公差
x——系數(shù)
3、沖、推、卸料力的計(jì)算
（1）沖裁力F 落為：
F 落≈Ltσ b
其中，L=π×D
以上公式中：F——沖裁力；
L——沖裁周邊長(zhǎng)度；
t——材料厚度；
σb——材料抗拉強(qiáng)度；
D——落料件直徑；
材料厚度t=1mm;
材料:Q235鋼，參考相關(guān)資料，其抗拉強(qiáng)度σ b=365Mpa,則：
F 落≈502.4×1×365＝183.376（kN）≈183（kN）
（2）卸料力F x為：
根據(jù)以上模具結(jié)構(gòu)類(lèi)型，采用彈性卸料和下出料，
F x＝K xF, 取K x＝0.04（查<<沖壓工藝及沖模設(shè)計(jì)>>表3-11）,
如下圖所示
則：
F x＝0.04×183＝7.32（kN）
（3）推件力F T為：
F T＝nK TF, 凹模刃壁垂直部分高度h＝5mm,t＝1mm,n＝5/1=5;取K T＝0.055（查<<沖壓工藝及沖模設(shè)計(jì)>>表3-11），則：
F T＝5×0.055×183＝50.325（kN）
總沖壓力F 總＝F 落+ F x+ F T＝183+7.32+50.325＝240.6（kN）
4、壓力機(jī)公稱(chēng)壓力的計(jì)算
選用的壓力機(jī)公稱(chēng)壓力P≥(1.3~1.5) F 總
取系數(shù)為1.5，則P≥1.5F總＝1.5×240.6＝360（kN）
5、沖裁壓力中心的確定
由于該落料零件是為圓形零件，故沖裁壓力中心即為該落料件的圓心。
六、主要零部件的設(shè)計(jì)
1、卸料裝置的設(shè)計(jì)
采用的是彈壓卸料裝置，選用合成橡膠作為彈性元件，已知Fx＝7.32kN，根據(jù)模具安裝空間，取圓筒合成橡膠橡膠4個(gè)，每個(gè)橡膠承受的預(yù)壓力F y為：
Fy＝Fx /n＝7320/4＝1830N
取hy＝32%h,查表得p＝2MPa,則橡膠的橫截面積為：
A＝Fy /p＝1830/2＝915
設(shè)橡膠孔直徑為Dmm，橡膠上螺釘孔直徑d為10mm，則有：
A＝π/4（D2-d2）=π/4（D2-102）=915
經(jīng)計(jì)算和保證足夠的卸料力,
取D＝36mm
橡膠的自由高度：mm
取=28mm
其中，mm
因?yàn)?.5＜h 0 /D＝28/36 =0.78＜1.5，所選橡膠符合要求。
橡膠的安裝高度：h a＝（0.85~0.9）h 0＝23.8~25.2mm
取h a＝25mm
2.凹模尺寸的設(shè)計(jì)
落料凹模 凹模采用整體凹模，輪廓全部采用數(shù)控線切割機(jī)床即可一次成形，安排凹模在模架上的位置時(shí)，要依據(jù)壓力中心的數(shù)據(jù)，盡量保證壓力中心與模柄中心重合。其輪廓尺寸的計(jì)算如下：
凹模厚度H 凹＝Kb,查<<沖壓工藝及沖模設(shè)計(jì)>>表3-11取K＝0.15，則：
H 凹＝0.15×160＝24mm,
凹模壁厚C: C＝（1.5~2）×24＝36~48，
取凹模厚度 H=30mm，壁厚C取40mm
凹模長(zhǎng)L：L＝b＋2c＝160＋2×40＝240mm
凹模寬B：B＝s＋(2.5~4.0) H 凹＝160+(2.5~4.0) ×30 =235~280mm
取凹模寬B=250mm
所以凹模的外形尺寸為240mm×250mm。故取凹模外形尺寸為250mm×250mm×30mm
凹模形狀尺寸如圖所示：
3、凸模尺寸的設(shè)計(jì)
因?yàn)榱慵閳A形，采用整體直通式凸模。凸模長(zhǎng)度主要根據(jù)模具結(jié)構(gòu)，并考慮修磨、操作安全、裝配等的需要來(lái)確定。當(dāng)按沖模典型組合標(biāo)準(zhǔn)選用時(shí)，則可取標(biāo)準(zhǔn)長(zhǎng)度，否則應(yīng)該進(jìn)行計(jì)算。
采用彈壓式卸料裝置，凸模長(zhǎng)度應(yīng)按下式計(jì)算：
凸模長(zhǎng)度計(jì)算：L＝h 1＋h 2＋h
式中 ——凸模固定板厚度（mm）;
——卸料板厚度（mm）;
——附加長(zhǎng)度（mm）;
凸模固定板的厚度h 1=（0.6~0.8）H 凹=（0.6~0.8）×30=18~24mm,
取凸模固定板的厚度h 1=18mm
卸料板的厚度一般為10~20mm,查《沖壓簡(jiǎn)明設(shè)計(jì)手冊(cè)》表15.31，取卸料板的厚度為18mm
附加長(zhǎng)度為h＝橡膠安裝高度h a＋板料厚度t＋凸模進(jìn)入凹模的深度f(wàn)，其中，h a=25mm, t=1mm,凸模進(jìn)入凹模的深度取1mm,所以
h= h a＋t＋f=25+1+1=27mm
則：L＝h 1＋h 2＋h =18＋18＋27＝63mm
4、模架
根據(jù)凹模外形尺寸260×260×30，選凹模材料為HT200鋼上模座選外形尺寸為315×250×50，下模座選外形尺寸為315×250×60。如下圖所示
模具的閉合高度與壓力機(jī)的裝模高度關(guān)系：
H max－5≥H≥H min＋10
式中 H——模具閉合高度（mm）；
H max——壓力機(jī)的最大裝模高度（mm）；
H min——壓力機(jī)的最小裝模高度（mm）；
1）H min= H max－T－S
式中，T——工作臺(tái)墊板厚度，
S——為滑塊行程
從已選壓力機(jī)設(shè)備參數(shù)已知：H max＝330mm, T=65mm,S=80mm,
則有：
H min= H max－T－S=330－65－80=185mm
故模具閉合高度應(yīng)為：325mm≥H ≥195mm
實(shí)際模具閉合高度：
H 模＝H 上＋H 下＋H 墊＋L＋H 凹－f
式中 H 上——上模架厚度(mm);
H 下——下模架厚度(mm);
H 墊——墊板厚度(mm);
L——凸模長(zhǎng)度(mm);
H 凹——凹模厚度(mm);
f——凸模進(jìn)入凹模的深度(mm)
則H 模＝H 上＋H 下＋H 墊＋L＋H 凹－f＝50＋60＋10＋63＋30－1=212mm
(4)卸料板的設(shè)計(jì)
材料選用Q235A鋼，長(zhǎng)和寬的尺寸取與凸模固定板相同的尺寸，厚度為8mm~18mm,取18mm
(5)墊板的設(shè)計(jì)
材料選用T10A鋼，長(zhǎng)和寬的尺寸和凹模尺寸相同。墊板的厚度一般為5mm~10mm，取厚度H2=10mm,則外形尺寸為：260×260×10
(6)導(dǎo)料銷(xiāo)
導(dǎo)料銷(xiāo)直徑為Φ10、長(zhǎng)度為6mm,位于條料的左側(cè)，材料采用45號(hào)鋼，淬火處理，硬度為40~45HRC，與凹模的配合為H7/m6。
(7)擋料銷(xiāo)
擋料銷(xiāo)的定位面抵住條料的前搭邊或制件內(nèi)廓的前(后)面，使條料送進(jìn)步距準(zhǔn)確。其結(jié)構(gòu)形式主要有固定擋料銷(xiāo)、活動(dòng)擋料銷(xiāo)、自動(dòng)擋料銷(xiāo)、始用擋料銷(xiāo)和定距側(cè)刃等。
最終選定：固定擋料銷(xiāo)
擋料銷(xiāo)是用來(lái)控制送料步距的。選用圓柱銷(xiāo)，直徑為Φ8、長(zhǎng)度為3mm,材料采用45號(hào)鋼，淬火處理，硬度為40~45HRC，與凹模的配合為H7/m6。
(8)防轉(zhuǎn)銷(xiāo)
為了防止模柄轉(zhuǎn)到，采用了一個(gè)防轉(zhuǎn)銷(xiāo)，其尺寸為：d=10mm,L=5mm。
(9)模柄的選擇
選用壓入式模柄，材料Q235，并加防轉(zhuǎn)銷(xiāo)，根據(jù)壓力機(jī)J23-40的相關(guān)參數(shù)可知，模柄的外形安裝尺寸為：Φ50×70。
(10)螺栓、銷(xiāo)釘?shù)倪x擇
上模座連接螺栓選用4-M10*40，下模座固定螺釘選用4-M10*50；上模座連接銷(xiāo)釘選用Φ10×40;下模座連接銷(xiāo)釘選用Φ6×50。
七、模具工程圖
八、沖壓設(shè)備的選擇
開(kāi)式曲柄壓力機(jī)雖然剛度差，但它成本低，且有三個(gè)方向可以操作的優(yōu)點(diǎn)，故廣泛應(yīng)用于中小型沖裁件、彎曲件、拉深件的生產(chǎn)中。
閉式曲柄壓力機(jī)剛度好、精度高，只能靠?jī)蓚€(gè)方向操作，適用于大中型件的生產(chǎn)。
雙動(dòng)曲柄壓力機(jī)有兩個(gè)滑塊，壓邊可靠易調(diào)，適用于較復(fù)雜的大中型拉深件的生產(chǎn)。
選用的壓力機(jī)公稱(chēng)壓力P≥(1.3~1.5) F 總
取系數(shù)為1.5，則P≥1.5F總＝1.5×240.6＝360（kN）
初選壓力機(jī)公稱(chēng)噸位為400kN,型號(hào)為J23-40，因?yàn)殚_(kāi)式壓力機(jī)廣泛應(yīng)用于沖壓工藝，且允許前后或左右進(jìn)料操作，操作空間大，操作方便。其主要工藝參數(shù)如下：
公稱(chēng)壓力：400KN;
滑塊行程：80mm;
行程次數(shù)：55次∕分;
最大封閉高度：330mm;
封閉高度調(diào)節(jié)量：55mm;
工作臺(tái)尺寸（前后×左右）：460mm×700mm;
模柄孔尺寸（直徑×深度）：Φ50mm×70mm;
工作墊板：厚度65mm,直徑320mm。
表6.2部分常用開(kāi)式壓力機(jī)的主要技術(shù)參數(shù)
技術(shù)參數(shù)
單位
型號(hào)
J23-4
J23-6.3
J23-10
J23-16
J23-25
J23-63
J23-100
滑塊公稱(chēng)壓力
KN
40
63
100
160
250
630
1000
滑塊行程次數(shù)
次/mm
200
160
135
115
100
70
70
最大閉合高度
mm
160
170
180
220
250
360
360
閉合高度調(diào)節(jié)量
mm
35
40
50
60
70
90
90
立柱間距
mm
100
150
180
220
260
250
250
滑塊地面尺寸
左右
mm
100
140
170
200
300
300
前后
mm
90
120
150
180
340
340
模柄孔尺寸
直徑
mm
30
50
深度
mm
50
70
墊塊厚度
mm
35
40
50
60
70
80
90
最大傾斜角
°
45
35
30
工作臺(tái)尺寸
左右
mm
280
315
360
450
560
630
710
前后
mm
180
200
240
300
360
420
480
心得體會(huì)
本學(xué)期沖壓模具課程設(shè)計(jì)以老師命題為主，為期兩周，內(nèi)容包括數(shù)據(jù)計(jì)算，課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)制作，圖紙繪制以及課程設(shè)計(jì)小結(jié)。以小組為單位進(jìn)行。
我們認(rèn)為，在這學(xué)期的實(shí)驗(yàn)中，在收獲知識(shí)的同時(shí)，還收獲了閱歷，收獲了成熟，在此過(guò)程中，我們通過(guò)查找大量資料，請(qǐng)教老師，以及不懈的努力，不僅培養(yǎng)了獨(dú)立思考、動(dòng)手操作的能力，在各種其它能力上也都有了提高。更重要的是，在實(shí)驗(yàn)課上，我們學(xué)會(huì)了很多學(xué)習(xí)的方法。而這是日后最實(shí)用的，真的是受益匪淺。要面對(duì)社會(huì)的挑戰(zhàn)，只有不斷的學(xué)習(xí)、實(shí)踐，再學(xué)習(xí)、再實(shí)踐。
而且，這對(duì)于我們的將來(lái)也有很大的幫助。以后，不管有多苦，我想我們都能變苦為樂(lè)，找尋有趣的事情，發(fā)現(xiàn)其中珍貴的事情。就像中國(guó)提倡的艱苦奮斗一樣，我們都可以在實(shí)驗(yàn)結(jié)束之后變的更加成熟，會(huì)面對(duì)需要面對(duì)的事情。
總的來(lái)說(shuō)課程設(shè)計(jì)鍛煉了我們的動(dòng)手能力與總體規(guī)劃能力，也讓我們對(duì)沖壓模具有了更深刻的認(rèn)識(shí)，讓我們?cè)谀＞叻矫嬗辛烁蟮某砷L(zhǎng)，。
致謝
在學(xué)習(xí)中,老師嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度、豐富淵博的知識(shí)、敏銳的學(xué)術(shù)思維、精益求精的工作態(tài)度以及侮人不倦的師者風(fēng)范是我終生學(xué)習(xí)的楷模，老師們的高深精湛的造詣與嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的治學(xué)精神，將永遠(yuǎn)激勵(lì)著我。這次課程設(shè)計(jì)得到老師和同學(xué)的關(guān)心支持和幫助。在此，謹(jǐn)向老師們和幫助過(guò)我的同學(xué)致以衷心的感謝和崇高的敬意！
另外，感謝校方給予我這樣一次機(jī)會(huì)，能夠獨(dú)立地完成一個(gè)課程設(shè)計(jì)，并在這個(gè)過(guò)程當(dāng)中，給予我們各種方便，使我們?cè)谶@學(xué)期快要結(jié)課的時(shí)候，能夠?qū)W(xué)到的只是應(yīng)用到實(shí)踐中，增強(qiáng)了我們實(shí)踐操作和動(dòng)手應(yīng)用能力，提高了獨(dú)立思考的能力。
感謝所有任課老師和所有同學(xué)在這次次課程設(shè)計(jì)中來(lái)給自己的指導(dǎo)和幫助，教會(huì)了我相關(guān)的專(zhuān)業(yè)知識(shí)，教會(huì)了我如何學(xué)習(xí)，教會(huì)了我如何做人。正是由于他們，我才能在各方面取得顯著的進(jìn)步，在此向他們表示我由衷的謝意。
參考文獻(xiàn)
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4、《沖壓模具簡(jiǎn)明設(shè)計(jì)手冊(cè)》，郝濱海編著，化學(xué)工業(yè)出版社
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7、《機(jī)械制圖》,劉少年主編，機(jī)械工業(yè)出版社
8、《沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)使用技術(shù)》，鄭家賢編著，機(jī)械工業(yè)出版社
在冷沖壓生產(chǎn)中，沖壓設(shè)備的選擇是一項(xiàng)非常重要的工作，它直接關(guān)系到設(shè)備的安全和合理使用，同時(shí)也關(guān)系到?jīng)_壓工藝是否能順利進(jìn)行和模具的壽命、產(chǎn)品的質(zhì)量、生產(chǎn)效率以及成本的高低等一系列問(wèn)題。
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